DE2134762B2

DE2134762B2 - PHOTOCATHOD

Info

Publication number: DE2134762B2
Application number: DE19712134762
Authority: DE
Inventors: Karl DipL-Chem. Dr.rer.nat 8520 Erlangen; Christgau Hermann Ing. Franz (grad.), 8510 Fürth; Stachowiak, Aribert, 8520 Erlangen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-07-12
Filing date: 1971-07-12
Publication date: 1977-12-01
Also published as: FR2145586A1; US3852632A; FR2145586B1; DE2134762A1

Description

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Polyimid nach Auftragung eines teilkondensierten Polyimids und nach dem Antrocknen etwa 60 min auf 110 bis 130° C erhitzt und dann die Temperatur für etwa 2 Stunden auf 300° C gesteigert wird.5. The method according to claim 4, characterized in that when using polyimide according to Application of a partially condensed polyimide and, after drying, about 60 minutes to 110 bis 130 ° C and then the temperature is increased to 300 ° C for about 2 hours.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Silikons, wie Methylphenylsiloxan, das in einer Flüssigkeit wie Toluol oder Perchloräthylen gelöst aufgetragen wurde, nach dem Austrocknen bei 300° C ausgehärtet wird.6. The method according to claim 4, characterized in that when using a silicone, such as Methylphenylsiloxane, which is applied dissolved in a liquid such as toluene or perchlorethylene is cured at 300 ° C after drying out.

Die Erfindung betrifft eine Fotokathode nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche, d.h. eine Fotokathode mit einer Schichtenkombination, bei der auf einer Trägerschicht eine Zwischenschicht und auf diese Zwischenschicht eine Leuchtschicht aufgebracht ist, die ihrerseits eine Fotokathodenschicht trägt, ist bereits vorgeschlagen worden in der DT-AS 20 31 123.The invention relates to a photocathode according to the preamble of claim 1. Such, i.e. one Photocathode with a layer combination in which an intermediate layer and on a carrier layer this intermediate layer is a luminescent layer which in turn carries a photocathode layer already proposed in DT-AS 20 31 123.

Aus Schichten aufgebaute Fotokathoden werden bekanntlich etwa zur sichtbaren Wiedergabe von Röntgenbildern in Vakuum-Bildverstärkern verwendet bzw. zum Aufbau eines Ladungsbildes in Fernsehaufnahmeröhren. Solche sind z. B. aus der DT-OS 20 00 116 und Seite 150 aus dem Buch »Elektronenoptische Bildwandler und Röntgenbildverstärker« (1962) von Friedrich Eckart bekannt. Bei diesen Anordnungen ist aber keine Zwischenschicht vorgesehen. Aus den Unterlagen des DT-GM 67 53 633 ist außerdem ein elektronischer Bildverstärker bekannt, bei dem für den vorgenannten Aufbau eine Trägerfolie aus Polyimid als Grundlage verwendet ist.Photocathodes made up of layers are known to be used, for example, for the visible reproduction of X-ray images used in vacuum image intensifiers or to build up a charge image in television tubes. Such are z. B. from DT-OS 20 00 116 and page 150 from the book "Electron-optical image converters and X-ray image intensifiers" (1962) by Friedrich Eckart known. In these arrangements, however, no intermediate layer is provided. From the Documents of the DT-GM 67 53 633 an electronic image intensifier is also known in which for the aforementioned structure a carrier film made of polyimide is used as the basis.

Schichtenkombinationen von Fotokathoden, bei denen Silikonharz verwendet wird, sind etwa bekannt aus der GB-PS 10 36 764 und der US-PS 29 55 219. Nach diesen sollen Leuchtschichten benutzt werden, die neben Leuchtkristallen als Bindemittel SilikonharzLayer combinations of photocathodes in which silicone resin is used are known from GB-PS 10 36 764 and US-PS 29 55 219. According to these, luminous layers are to be used that in addition to luminescent crystals as a binding agent, silicone resin

κ i„.n Dabei hat sich aber, wie ?us der GB-PS enthalten. Dabei na _Leuchtsc._{hicht eine rauhe} κ i „.n How? from the GB-PS was included. Thereby na _Leuchtsc . _{hicht a rough one}

M^rV°fr he hat Um aber als Grundlage für eine SA^ ein« glatten Grund zu haben hat man auf die Leuchtschicht e.ne zusätzliche Lage aus SH konharz aufgetragen. Diese Zwischenschicht soll gleichzeitig ein Eindringen eines Metalls ,„ die I euchtschicht verhindern.M ^rV ° for he has But in order to have a basis for an SA ^ a "smooth reason one has applied konharz on the phosphor e.ne extra layer of SH. This intermediate layer should at the same time prevent the penetration of a metal, “the luminous layer.

S Erfindung geht davon aus, daß insbesondere bei r- I .h^Hen bei denen eine Leuchtstoffschicht auf _e?_nfAlumtuⁿmpfätt^de^eaufgedampft ist, eine Schichtung e halte" wird, in der zwischen Träger und Leuchtschicht aroße Unterschiede der Ausdehnungskoeffizienten • ι m wprden Bei Verwendung von Casiumjo-,5 Z N^ Sl-Na) als Leuchtstoff, der auf den Äluminiumträger aufgedampft .st, ergeben sich Ausdehnungsunterschiede von 1 :2. Dies fuhrt in der Regel schon bei der Herstellung der Sch.chtenkomb.nat.on zu Sprüngen und Rissen, die eine Störung der Abbildung ergeben. Außerdem entstehen in der Fotokathode mehr oder minder gut isolierte Inseln, d.e durch Elektronenverarmung die Abbildung stören. Durch die Sprunge usw können die gewöhnlich in Fotokathoden verwendeten Alkalimetalle zum Träger aus Aluminium hinduichdringen. Dies führt dann wegen der zu erwartenden Reaktionen wenigstens teileweise zu Zerstörungen der Fotokathode, welche weitere starke Störungen des Bildes ergeben.S invention is based on the assumption that especially in r- I .h ^ Hen in which a phosphor layer on _e ? _n fAlumtu ⁿ mpfätt ^d e ^e is vapor-deposited, a layering e hold "is on in the aroße between support and phosphor layer differences in the expansion coefficients • ι m wprden When using Casiumjo-, 5 Z N ^ S-Na) as a phosphor, the If the aluminum carrier is vapor-deposited, there are expansion differences of 1: 2. This usually leads to cracks and cracks during the manufacture of the Sch.chtenkomb.nat.on, which result in a disruption of the image less well isolated islands, which disturb the image due to electron depletion. Due to the cracks, etc., the alkali metals usually used in photocathodes can penetrate the aluminum carrier. This then leads, because of the reactions to be expected, to at least partial destruction of the photocathode, which further strong disturbances of the image result.

In der DT-AS 20 31 123 wurde deshalb vorgeschlagen zwischen dem Träger und der Leuchtschicht einer Fotokathoden-Schichtenkombinat.on e.ne Schicht anzubringen die thermische Dehnungsuntersch.ede durch einen angepaßten Ausdehnungskoeffizienten ausgleichen kann Es soll z. B. eine Zwischenschicht aus einem Stoff verwendet werden, dessen Ausdehnungskoeffizient zwischen demjenigen des Trägers und demjenigen der Leuchtschicht liegt. Man muß dazu aber immer einen geeigneten Stoff ausfindig machen.In DT-AS 20 31 123, a proposal was therefore made between the carrier and the luminous layer Photocathode layer combination of one layer to apply the thermal expansion difference through can compensate for an adjusted expansion coefficient. B. an intermediate layer of a Substance are used, whose coefficient of expansion is between that of the carrier and that the luminescent layer lies. But you always have to find a suitable material for this.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Fotokathode gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Zwischenschicht vorzusehen, die Ausdehnungsunterschiede zwischen Leuchtschicht und Träger in weiten Grenzen ausgleichen kann, für die aber bei der Wahl des Ausdehnungskoeffizienten große Freiheit besteht Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Maßnahme gelöst.The invention is based on the object of a photocathode according to the preamble of claim 1 to provide an intermediate layer, the expansion differences between the luminescent layer and carrier in can compensate for wide limits, but for the Choice of the expansion coefficient there is great freedom. This object is achieved according to the invention by the in the characterizing part of claim 1 specified measure solved.

Durch die Verwendung einer auf dem Trager der Fotokathode angebrachten und mit der Leuchtschicht belegten Zwischenschicht aus einem in Abhängigkeit vor den auftretenden Spannungen elastisch bzw. plastisch verformbaren Stoff wird zwischen dem Trager und der Leuchtschicht Beweglichkeit erhalten. Dadurch können Verschiebungen, die auf der Wirkung unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten beruhen ausgeglichen werden. Hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten bedarf es keiner besonderen Auswahl des Stoffes der Zwischenschicht. Seine Verformbarkeit bewirkt den erwünschten Ausgleich, indem sich der Träger und die Leuchtschicht gegeneinander wenigstens bis zu einem gewissen Grad verschieben können.By using a mounted on the support of the photocathode and with the luminescent layer covered intermediate layer made of an elastic or elastic layer depending on the stresses occurring. plastically deformable material is maintained between the support and the luminescent layer mobility. Through this can be displacements that are based on the effect of different thermal expansion coefficients be balanced. There is no need for the coefficient of thermal expansion special selection of the fabric of the intermediate layer. Its deformability causes the desired compensation, in that the carrier and the luminous layer are mutually at least to a certain extent can move.

Bei Verwendung eines Trägers aus Aluminiumblech entsteht eine Zwischenschicht ausreichender Anpassungsfähigkeit, etwa aus Polyimid oder Silikonharz. Eine gut haltende Schicht aus Polyimid wird z. B. erhalten, indem auf die aufgerauhte, konkave Oberfläche der Al-Kalotte teilkondensiertes Polyimid in Form eines imWhen using a carrier made of aluminum sheet, an intermediate layer of sufficient adaptability is created, made of polyimide or silicone resin, for example. A well-holding layer of polyimide is z. B. received, by partially condensed polyimide in the form of an im

Gewichtsverhälmis 1:1 bis 1 :2 in Dimethylformamid gelösten Lackes aufgetragen wird. Es wird teilkondensiertes Harz verwendet, das im Handel ist. Durch Rotieren der mit ihrer konkaven Seite nach oben weisenden Kalotte um die Senkrechte, die durch ihren tiefsten Punkt geht, wird die Flüssigkeitsschicht gleichmäßig verteilt. Dabei soll die Umdrehungsgeschwindigkeit bei einem Sch'rmdurchmesser von 190 bis 200 mm und einer Wölbungstiefe von etwa 20 mm zu Beginn des Schleudervorganges bei etwa 1500 Umdrehungen liegen und allmählich gesenkt werden. Dadurch wird gewährleistet, daß die Bedeckung mit dem Lack zum Rand der Kalotte hin, ohne streifig zu werden, glatt verläuft.Weight ratio 1: 1 to 1: 2 in dimethylformamide dissolved paint is applied. Partially condensed resin, which is commercially available, is used. By rotating the concave side of the dome around the vertical that goes through its lowest point, the liquid layer is evenly distributed. The speed of rotation should be around 1500 revolutions at the beginning of the spinning process with a blade diameter of 190 to 200 mm and a curvature depth of around 20 mm and should be gradually reduced. This ensures that the coating with the lacquer runs smoothly towards the edge of the dome without becoming streaky.

Die durchschnittliche Belegung mit Kunstharz sollte bei Verwendung von Aluminium als Träger und einer aufgedampften Leuchtschicht 0,5 bis 5 rrg/em² betragen, wobei wegen der an ausreichend rauhen Flächen mit geeigneten Kunststoffen schon erreichbaren Glättung der günstigste Bereich bei 1,0 bis 1,5 mg/cm² liegt. Es ist vorteilhaft, während des Abschleuderns des Lackes diesen durch Anblasen mit Heißluft zu verdicken. Dadurch kann in einfacher Weise gewährleistet werden, daß die Lackschicht auch nach Abstellen des Schleuderantriebes gleichmäßig auf der Kalotten-Oberfläche verteilt bleibt und nicht in dem am tiefsten gelegenen Mittelpunkt zusammenfließt, weil infolge Verdunstung des Lösungsmittels und teilweiser Kondensation des Harzes die Viskosität beträchtlich ansteigt. Nachdem der Polyimid-Lack zu einer gleichmäßigen staubtrockenen Beschichtung geworden ist, wird etwa eine Stunde lang auf U 0 bis 130° C erhitzt, damit Lösungsmittelreste entweichen. Bei einer bis 300° C betragenden Temperatur wird das Polyimidharz schließlich im Verlauf von etwa zwei Stunden kondensiert, d. h. ausgehärtet. Die Zeitangaben für die Härtung und das Austreiben der Lösungsmittelreste sind naturgemäß in weiten Grenzen änderbar, insbesondere verlängerbar, ohne daß dadurch das Ergebnis schädlich beeinflußt wird.The average coverage with synthetic resin should be 0.5 to 5 rrg / em ² when using aluminum as a carrier and a vapor-deposited luminous layer, whereby the most favorable range is 1.0 to 1 because of the smoothing that can be achieved on sufficiently rough surfaces with suitable plastics. 5 mg / cm ² . It is advantageous to thicken the paint by blowing hot air on it while it is being spun off. This makes it easy to ensure that the lacquer layer remains evenly distributed on the dome surface even after the spin drive has been switched off and does not flow together in the lowest point because the viscosity increases considerably as a result of evaporation of the solvent and partial condensation of the resin. After the polyimide varnish has become a uniform, dust-dry coating, it is heated to U 0 to 130 ° C for about an hour so that solvent residues can escape. At a temperature of up to 300 ° C., the polyimide resin is finally condensed, ie cured, in the course of about two hours. The times given for the hardening and the driving out of the solvent residues can of course be varied within wide limits, in particular can be extended, without this having a detrimental effect on the result.

In vergleichbarer Technologie kann anstelle des Polyimidharzes auch ein Silikonharz wie z. B. Methylphenylsiloxan in geeignetem Lösungsmittel — beispielsweise Toluol oder Perchloräthylen — nach oben beschriebenem Verfahren aufgeschleudert werden. Die Lösung sollte von 5 bis 10% Harz enthalten, um hinreichende Viskosität zu haben. Zur Härtung dieses Harzes wird die getrocknete Schicht fünf bis sechs Stunden lang auf 300° C erhitzt.In a comparable technology, instead of the polyimide resin, a silicone resin such as. B. methylphenylsiloxane in a suitable solvent - for example toluene or perchlorethylene - to the top are centrifuged according to the procedure described. The solution should contain from 5 to 10% resin to have sufficient viscosity. To cure this resin, the dried layer is five to six Heated to 300 ° C for hours.

Auf die Kunstharzschicht wird in bekannter Weise durch Aufdampfen in einer Hochvakuum-Apparaiur die Leuchtschicht, z. B. eine Schicht aus Cäsiumjodid, das mit Natrium aktiviert ist (Cs] : Na), in der erforderlichen Schichtstärke aufgedampft. Für die Verwendung mit Röntgenstrahlen, die in der medizinischen Diagnostik angewandt werden, sollte sie von 40μΐπ bis 150μιτι dick sein.The synthetic resin layer is applied in a known manner by vapor deposition in a high vacuum apparatus Luminous layer, e.g. B. a layer of cesium iodide activated with sodium (Cs]: Na), in the required Layer thickness evaporated. For use with X-rays used in medical diagnostics be used, it should be from 40μΐπ to 150μιτι thick be.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend anhand der in den Figuren in Zusammenhang mit einem Vakuumbildverstärker dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.Further details and advantages of the invention are shown below in connection with the figures illustrated with a vacuum image intensifier illustrated embodiments of the invention.

ίο In der Fig. I ist schematisch ein Querschnitt durch einen Röntgenbildverstärker dargestellt undίο In Fig. I is a schematic cross section through an X-ray image intensifier shown and

in der F i g. 2 ein ausschnittsweiser Querschnitt durch einen Träger, der die Zwischenschicht und die Leuchtschicht trägt.in FIG. 2 shows a partial cross-section through a carrier, the intermediate layer and the Luminous layer carries.

Mit 1 ist der gläserne Vakuumkolben bezeichnet, der in bekannter Weise die Fotokathode 2. die Elektroden 3 bis 5 der elektronenoptischen Abbildungsanordnung sowie den Betrachtungsschirm 6 enthält. Die erfindungsgemäß aufgebaute Fotokathode 2 besteht aus1 with the glass vacuum bulb is referred to, the photocathode 2, the electrodes 3 in a known manner to 5 of the electron-optical imaging arrangement and the viewing screen 6 contains. According to the invention constructed photocathode 2 consists of

einem gewölbten Träger, der Kalotte 7 aus Aluminiumblech von 0,5 mm Dicke, die bei einem Krümmungsradius von 150 mm einen Durchmesser von 200 m hat. An ihrer konkaven Seite trägt die Kalotte 7 die Zwischenschicht 8, auf welcher die Leuchtschicht 9 liegt, die von der Fotokathodenschicht 10 bedeckt ist.a curved support, the dome 7 made of aluminum sheet of 0.5 mm thickness, with a radius of curvature 150 mm has a diameter of 200 m. On its concave side, the dome 7 carries the Intermediate layer 8 on which the luminous layer 9 lies, which is covered by the photocathode layer 10.

Die Zwischenschicht 8 besteht aus einem elastisch bzw. plastisch verformbaren Polyimid bzw. Silikonharz und ist auf die durch Ätzen mit Salzsäure aufgerauhte Fläche T des Trägers 7 nach einem der obengenannten Verfahren in einer Dicke von 1,5 mg/cm² aufgetragen. Anschließend wird zur Herstellung der Leuchtschicht 9 der Leuchtstoff CsJ : Na bei weniger als 10 ⁵ Torr und einer Geschwindigkeit von ΙΟμηι/ΐηίη aufgedampft. Zum Abschluß wird dann noch in an sich bekannterThe intermediate layer 8 consists of an elastically or plastically deformable polyimide or silicone resin and is applied to the surface T of the carrier 7, which has been roughened by etching with hydrochloric acid, in a thickness of 1.5 mg / cm ² using one of the above-mentioned methods. The phosphor CsJ: Na is ^{then vapor-deposited at less than 10 5} Torr and a speed of ΙΟμηι / ΐηίη to produce the luminous layer 9. At the end, he becomes more familiar

J¹S Weise die Fotokathodenschicht 10 aus Cäsium und Antimon (CsSb) aufgedampft und formiert.J ¹ S way, the photocathode layer 10 made of cesium and antimony (CsSb) is vapor-deposited and formed.

Beim Auftreffen von Röntgen- oder ähnlich durchdringenden Strahlen, welche durch die Kalotten hindurchgehen, wird bekanntlich ein Lichtbild übereinstimmender Intensitätsverteilung in der Leuchtschicht 9 erhalten. Dieser löst dann in der Schicht 10 in entsprechender Verteilung Elektronen aus. Unter Einwirkung der an die Elektroden 3 bis 5 angelegten Spannungen wird das Elektronenbild auf dem Schirm 6 abgebildet. Dort ergibt sich wegen der Verkleinerung und Beschleunigung bekanntlich eine helle Abbildung der auf die Kombination auftreffenden Strahlen.When X-rays or similar penetrating rays hit the calottes as is known, a light image with a corresponding intensity distribution will pass through in the luminous layer 9 obtain. This then releases electrons in the layer 10 in a corresponding distribution. Under The effect of the voltages applied to the electrodes 3 to 5 forms the electron image on the screen 6 pictured. As is known, a bright image is produced there because of the reduction in size and acceleration of the rays hitting the combination.

Bei Ausbildung des Schirmes 6 als Target einer Fernsehabtaströhre können die Vorteile der Erfindung etwa auch für die Fernsehtechnik nutzbar gemacht werden.When forming the screen 6 as a target of a television scanning tube, the advantages of the invention can also be made usable for television technology.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Photocathode with one layer! «Nation in which there is a layer of conflict on a carrier layer and a luminescent layer, which in turn is a photocathode layer, is applied to this intermediate layer carries, characterized in that the intermediate layer (8) consists of a depending consists of the stresses occurring elastically or plastically deformable material.

2. photocathode according to claim 1, characterized in that the intermediate layer (8) consists of a synthetic resin such as polyimide or silicone.

3. Photocathode according to claim 2, characterized in that when using a carrier (7) made of aluminum and a vapor-deposited luminous layer (9) made of cesium iodide / sodium, the intermediate layer (8) has an occupancy of 0.5 to 5, in particular 1.0 to 1.5 mg / cm ² .

4. A method for producing the intermediate layer of a photocathode according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a curved support (7) with an upwardly facing concave The surface is set in rotation and the substance from which the intermediate layer (8) is to be made is in solution the surface is poured and then blown with hot air while being spun off.